EP2628523A1 - Installation de production sur site de gaz médical et procédé de pilotage associé - Google Patents

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EP2628523A1
EP2628523A1 EP12155272.3A EP12155272A EP2628523A1 EP 2628523 A1 EP2628523 A1 EP 2628523A1 EP 12155272 A EP12155272 A EP 12155272A EP 2628523 A1 EP2628523 A1 EP 2628523A1
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EP
European Patent Office
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gas
line
main
solenoid valve
purified
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12155272.3A
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German (de)
English (en)
Inventor
Kais Maamar
Karsten Bongers
Hartmut Franken
Peter Neu
Vincent Sommier
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Air Liquide Medical GmbH
Original Assignee
Air Liquide Medical GmbH
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Publication date
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Priority to US13/766,144 priority patent/US9061240B2/en
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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the invention relates to an on-site production facility for medical air, that is to say within a hospital building or the like, using a three-way solenoid valve capable of discharging gas into the atmosphere. product contaminated by impurities, via a purge line connected to one of the channels of the solenoid valve and a method of controlling or controlling such an installation.
  • the medical air used in hospitals, clinics, health centers, emergency or emergency units, or similar for breathing patients is a drug whose composition is given by the European Pharmacopoeia.
  • medical air is ambient air compressed at a pressure greater than atmospheric pressure, typically several bar, or even several tens or even hundreds of bar, and containing (by volume) 20.4% to 21.4% oxygen, not more than 500 ppm CO 2 , not more than 5 ppm CO, not more than 1 ppm SO 2 , no more than 2 ppm NO and NO 2 , no more than 67 ppm water, and not more than 0,1 mg / m 3 of oil; any oil vapors present coming mainly from the compression of the air.
  • Medical air also contains nitrogen and may also contain other compounds such as argon.
  • the ambient air is drawn in, compressed by compressors at a pressure range of 1 bar to 80 bar relative.
  • This compressed air is then filtered, that is to say, purified, via one or more processing steps, for example by a set of filters and / or by implementing a pressure swing method or PSA (Pressure Swing Adsorption ).
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • the medical air thus produced can be stored in one or more intermediate buffer capacities, and then sent into the pipeline network that runs through the hospital building to supply the treatment rooms, rooms or other medical air. It is of course possible, and even essential in certain cases, to carry out an intermediate gas expansion, for example to go from a pressure of about 10 bar in the storage capacity to a pressure of 5 or 8 bars within the network. .
  • any break in the supply of medical air is overcome by medical air from a reserve or emergency source where the air is kept in gaseous form.
  • oxygen can also be produced on site by PSA process using specific adsorbents, such as lithium exchanged X zeolites, to retain the nitrogen contained in the air and thereby produce oxygen gas having a purity typically greater than 90%, or even 93% by volume, as known from the document EP-A-297542 .
  • specific adsorbents such as lithium exchanged X zeolites
  • a medical air site production unit operates autonomously, the manufacturing process is not followed continuously and the interventions on the installation are done on the basis of a planning, it is ie a preventive maintenance, or when an error or a problem occurs on the installation, that is to say a curative maintenance.
  • control solenoid valve is a so-called "2-way" solenoid valve which is arranged on the main line.
  • FIGURE represents the block diagram of an embodiment of an on-site production facility 106 for medical gases controlled by the control method according to the invention.
  • plant 100 is connected to the pipe network 30 of a hospital building or the like.
  • the gas produced here is medical air, that is, purified air meeting the specifications of the aforementioned European Pharmacopoeia.
  • an installation 100 may be used to manufacture other medical gases, for example medical oxygen from ambient air.
  • the on-site medical air plant 100 includes a gas purification unit 50 powered by a gas compression unit 31, i.e., one or more compressors. aspirating air from ambient air at atmospheric pressure (ie 1 atm) through their feed inlet 32 and delivering compressed air at a pressure greater than atmospheric pressure, for example at a pressure between 1 bar and 80 absolute bar.
  • a gas compression unit 31 i.e., one or more compressors. aspirating air from ambient air at atmospheric pressure (ie 1 atm) through their feed inlet 32 and delivering compressed air at a pressure greater than atmospheric pressure, for example at a pressure between 1 bar and 80 absolute bar.
  • This or these compressors 31 may be one or compressors screw, piston, spiral or membrane.
  • the compressed air supplies the gas purification unit 50 which here comprises two adsorbers 1, 2 operating in parallel according to PSA (Pressure Swing Adsorption) or TSA (Temperature Swing Adsorption) type cycles, that is to say that one is in the process of production while the other is in the regeneration phase, and vice versa.
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • TSA Temporal Swing Adsorption
  • the duration of a production cycle is between about 1 and 30 minutes, preferably less than 10 to 15 minutes.
  • These adsorbers 1, 2 each contain at least one bed of at least one adsorbent material, for example adsorbent materials such as zeolites, aluminas, activated charcoal, silica gel or any other molecular sieve capable of stopping impurities present in the ambiant air.
  • adsorbent materials such as zeolites, aluminas, activated charcoal, silica gel or any other molecular sieve capable of stopping impurities present in the ambiant air.
  • the gas purification unit 50 may also comprise, according to the embodiment considered, a single adsorber or more than 2 adsorbers, 1, 2 for example at least 3 adsorbers.
  • This type of adsorbers 1, 2 and PSA cycle or TSA are well known and, as such, it can also refer for example to documents EP-A-716274 , EP-A-718024 , EP-A-922482 , GB-A-1551348 , EP-A-930089 .
  • the adsorbers 1, 2 make it possible to eliminate all or part of the impurities possibly present in the ambient air to be purified or which have been introduced during compression (at 31), in particular water vapor. , oil vapors, SOx, COx and / or NOx, so as to produce a medical gas according to the pharmacopoeia, in particular medical air according to the European Pharmacopoeia.
  • the purified air (or other medical gas) produced by the gas purification unit 50 is recovered in the outlet lines 9 which feed a main gas line 10, i.e. a pipe or a gas supply pipe, adapted to and designed to convey the purified air thus produced up to a first storage capacity A, that is to say a buffer capacity, where the medical air purified can be stored and homogenized, before being sent to one or more user sites 30, such as a network of gas pipelines running through a hospital building to bring medical air into the different rooms where it must be used, such as rooms care, emergency rooms, recovery rooms, rooms or any other location.
  • a main gas line 10 i.e. a pipe or a gas supply pipe
  • the main gas line 10 thus fluidly connects the outlet (s) 9 of the gas purification unit 50 to said first storage capacitor A so as to supply it with purified air coming from the two adsorbers 1, 2 of the gas purification unit 50.
  • a device control 4 for example a programmable logic controller or the like, connected to the gas purification unit 50 by electrical connections 8, such as electric cables.
  • the communications between the various elements and devices of the installation, including with the controller 4 could also be made by non-wired links, for example via one or wireless devices or wireless transmitter systems.
  • radio frequency (RF) type Bluetooth, Zigbee, wifi, GSM or GPRS, and one or more receiving antennas to ensure wireless transmissions of data adapted to the type of transmitter used.
  • the controller 4 or the like is programmed according to the needs of the hospital site in question and can be reprogrammed if the needs of the site change for example.
  • a solenoid valve VA is arranged on said main line 10 between the gas purification unit 50 and the first storage capacitor A.
  • the solenoid valve VA is also controlled by the control device 4 via an electrical connection 5, such as an electric cable.
  • the valve VA is a three-way solenoid valve of which one of the channels is fluidly connected via an exhaust line 11 to the ambient atmosphere (at 12) where there is preferably an exhaust system.
  • the atmosphere such as an exhaust valve (not shown), and the other two channels are fluidly connected to the main line 10.
  • the air produced by the gas purification unit 50 thus passes through two of the three channels of the solenoid valve VA, that is to say the first and second channels of the solenoid valve VA, when it passes normally through said solenoid valve. VA, towards the buffer capacity A where the purified gas can be stored.
  • the 3-way VA solenoid valve thus makes it possible not only to block any possible pollution on the main line 10 to confine it upstream of the solenoid valve VA but also to then remove this pollution from the main line 10 to the outside (at 12) and thus purge the main line 10 upstream of the valve VA.
  • the first buffer capacity A makes it possible to take the delivery relay of the purified gas, such as medical air, when the valve VA is in the exhaust position, that is to say when a purge of the line 10 is in progress, so as to reduce the frequency of recourse to the emergency source 3.
  • the purified gas such as medical air
  • the first capacitor A also makes it possible to protect the production unit 50 from the consumption peaks, that is to say the demand peaks from the user sites 30, and to homogenize the air produced by the unit. of production.
  • the composition of the produced gas is monitored by the production unit 50 by means of a first gas analysis device D1, such as an analysis rack or any other analyzer.
  • a first gas analysis device D1 such as an analysis rack or any other analyzer.
  • adapted gas whose measurement line 29 is fluidically connected (at 28) to the main line 10, upstream of the 3-way VA solenoid valve.
  • This gas analysis device D1 is connected to the control device 4 via an electrical connection 7, such as an electric cable or the like, so as to transmit measurement signals and possibly other information.
  • control device 4 can feedback on the 3-way VA solenoid valve and preferably the other elements of the installation, such as production unit 50, compressor 31 ..., to trigger a purge of line 10 when pollution is detected.
  • the quality of the product air is analyzed via the analysis array D1, including the contents of H 2 O, CO 2 and oil vapor. Additional monitoring variables (for example temperature, pressure, vibrations, etc.) are also collected from the installation.
  • control device 4 such as an automaton
  • SPC Statistical Process Control
  • the data processing is done for each of the production lines, that is to say for each of the adsorbers 1, 2 of the production unit 50 as well as the compressors 31, on the basis of conventional control elements, as aptitude indicators of the process of production, control chart of variables, average, control limits, trend analysis of variables ...
  • control device 4 determines that within the main gas line 10, in particular upstream of the first storage capacity A, the content of one or more impurities is greater than or equal to a prefixed threshold content.
  • a prefixed threshold content for example the maximum values set by the European Pharmacopoeia with regard to the content of water vapor, oil vapors, SOx, COx and / or NOx
  • said control device 4 controls the three-way solenoid valve VA so as to deflect the gas present in the main pipe 10, in particular the gas present upstream of the three-way solenoid valve VA, towards the exhaust line 11 and thus purge the main line 10 of the impure gas, it is that is, non-compliant, which is there.
  • the production line concerned that is to say the adsorber 1 or 2 and the associated compressor 31, is stopped and the second line takes the relay to produce purified air, while the other line is regenerated, reset and / or undergoes a maintenance operation.
  • the gas present in the main pipe 10 is deflected towards the exhaust line 11 and the sending of gas to the first storage capacity A is stopped simultaneously.
  • This gas produced by the other adsorber will then be used to carry out a gaseous sweep of the main pipe portion 10 containing the impurity content greater than or equal to the prefixed threshold content, and then will be discharged to the atmosphere because of gas flow thus generated, via the exhaust line 11.
  • control device 4 will control the 3-way VA solenoid valve to stop the purge and allow a new gas to the capacities A, B and / or C downstream.
  • the gas thus produced is then monitored as before.
  • the system then switches to the backup source 3.
  • the installation also includes a backup line 40 connecting fluidly a backup source 3, such as an emergency reservoir containing medical air, to the gas user sites 30, directly or indirectly, that is to say by coming to connect 23 to the main line of gas 10 or to a secondary line 20.
  • the secondary line 20 is in fact another gas line arranged in parallel with the main line 10 and acting as an alternative gas passage from the capacity A for example and / or the production unit 50, when the main line 10 is out of use, for example contaminated and / or undergoes a maintenance operation.
  • the main gas line 10 ramifies (at 21) downstream of the first capacitor A to the secondary line 20.
  • the latter 20 therefore connects fluidically, from its upstream side (at 21) to said main line. 10 and, by its downstream end to at least one gas user site (30), directly or indirectly, that is to say by coming to connect (in 22) to the main line of gas 10.
  • the line 10 also comprises a second purified gas storage buffer buffer B located between the first capacitor A and the gas user site or sites, such as a pipe network 30 of a hospital building, and the secondary line. 20 comprises, meanwhile, a third capacity C purified gas storage.
  • Capacities B and C serve to supply the user site (s) with respiratory gas.
  • the B and C capabilities are used to provide alternate medical air, that is, while a capacitor (B for example) is being filled or analyzed for compliance, the second (C respectively) delivers the gas to the hospital network 30, or vice versa.
  • a maintenance of the installation 100 is triggered by the controller 4 on a predictive basis when the production parameters of one or both production units 1, 2 reach a predetermined threshold.
  • 2-way solenoid valves are arranged on the main line 10 and the secondary line 20. More specifically, a first solenoid valve V1 is arranged between the first capacitor A and the second capacitor B, and a second solenoid valve V3 is arranged between the first capacity A and the third capacity C purified gas storage.
  • These 2-way solenoid valves are controlled by the control device 4 via electrical connections 6, 37, such as cables or the like, and make it possible to control the passage of the gas in the lines 10, 20 and thus to cut the pipes 10, 20 into specific sections, and also to manage and / or control the entries and / or gas outlets of the capacities B and C.
  • the installation 100 further comprises a first purge line 13 fluidically connected, by its upstream end 24, to the main line 10, preferably downstream of the second capacitor B, and, by its downstream end 25, to the line d 11, and a second purge line 14 connected fluidically, by its upstream end 26, to the secondary line 20, preferably downstream of the third capacitor C, and, by its downstream end 27, to the line d exhaust 11.
  • the first purge line 13 comprises a fifth solenoid valve V7 and the second purge line 14 comprises a sixth solenoid valve V8 for controlling the passage of the gas towards the exhaust line 11.
  • the control device 4 also controls the solenoid valves V7, V8 via electrical connections 37.
  • These purge lines 13, 14 serve to purge the line portions 10, 20, as well as the capacities B and C, respectively, located upstream of the solenoid valves V2 and V4, respectively.
  • a second gas analysis device D2 such as an analysis rack or the like, is provided and comprises at least one second measurement line 36, branching in two sub-sections 36a, 36b, is connected fluidically (at 34, 35) to the main line 10 and the secondary line 20, in particular via the sub-sections 36a, 36b.
  • the second measurement line 36, 36a, 36b comprises a seventh V5 and / or an eighth V6 solenoid valve.
  • This second gas analysis device D2 makes it possible to determine the composition of the gas flowing in the main and secondary lines 20, downstream from the capacities B, C, that is to say that it makes it possible to analyze in a discontinuous manner. the gas from the capacities B and C. As previously, this second gas analysis device D2 cooperates with the control device 4 which itself controls the solenoid valves V5, V6 via electrical connections 37.
  • the power supply of the installation 100 is conventionally performed by mains current, for example at a voltage between 1 and 600 V, typically 24 V, 230 V or 400 V.
  • measurement means may be provided for determining the pressure of the medical air contained in the gas storage, homogenization and A, B, C capacities and possibly back-acting via the device. 4, on the compression unit 31 and / or the production unit 50 so as to regulate the production of the gas, such as air, taking into account the (or the) pressure thus measured.
  • the control means 4 can be programmed to control the stopping of the flow source 31 and / or the triggering of an audible and / or visual alarm, when a pressure sensor, arranged at the level of the capacity buffer A, detects a higher pressure or pressure difference or, conversely, less than a prefixed threshold value. This type of pressure regulation is well known and will not be detailed here.
  • the compression unit may include one or more filters 32 and / or 33 at the outlet for retaining the dust contained in the ambient air and the condensates due to compression, for example cyclonic filters or separators, micron filters or the like.
  • the installation 100 of medical air site production that is to say within a hospital building or the like, of the invention thus implements a three-way solenoid valve able to evacuate to the atmosphere, product gas contaminated by impurities, via a purge line connected to one of the channels of the solenoid valve VA in response to a detection of said contamination by a device D1 analysis cooperating with a steering device 4.
  • the medical air generation plant 100 of the invention can be used directly on site of use of the gas, that is to say directly within a hospital building or the like. It can therefore be installed directly in a room of the hospital building or then outside the building or in containers, and connected to the network of pipes carrying the gas inside thereof.

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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

L'invention porte sur une installation de production (100) sur site de gaz médical comprenant une unité de purification (50) de gaz, tel de l'air, une première capacité (A) de stockage de gaz purifié, et une ligne principale de gaz (10) reliant fluidiquement l'unité de purification de gaz (50) à ladite première capacité (A) de stockage. Elle comprend en outre une électrovanne à trois voies (VA), agencée sur la ligne principale de gaz (10) en amont de la première capacité (A) de stockage, et connectée par ailleurs à l'atmosphère (en 12) via une ligne d'échappement (11), ainsi qu'un dispositif de pilotage (4) commandant au moins l'électrovanne à trois voies (VA), et au moins un premier dispositif d'analyse de gaz (D1) dont une première ligne de mesure (29) est raccordée fluidiquement (en 28) à la ligne principale (10), en amont de l'électrovanne à trois voies (VA), et relié électriquement audit dispositif de pilotage (4). Le dispositif de pilotage (4) est conçu pour et apte à agir sur l'électrovanne à trois voies (VA), en réponse à un signal reçu du dispositif d'analyse de gaz (D1), de manière à permettre un passage du gaz présent dans la canalisation principale (10) vers la ligne d'échappement (11), lorsque le signal reçu du dispositif d'analyse de gaz (D1) correspond à un signal de « contamination » de la canalisation principale (10). L'invention porte aussi sur un procédé de pilotage d'une telle installation.

Description

  • L'invention concerne une installation de production sur site d'air médical, c'est-à-dire au sein d'un bâtiment hospitalier ou analogue, mettant en oeuvre une électrovanne à trois voies apte à évacuer vers l'atmosphère, du gaz produit contaminé par des impuretés, par l'intermédiaire d'une ligne de purge reliée à l'une des voies de l'électrovanne et un procédé de commande ou de pilotage d'une telle installation.
  • L'air médical utilisé dans les hôpitaux, les cliniques, les centres de soins, les unités d'urgence ou de secours, ou analogues pour la respiration des patients est un médicament dont la composition est donnée par la pharmacopée européenne.
  • Plus précisément, l'air médical est de l'air ambiant comprimé à une pression supérieure à la pression atmosphérique, typiquement à plusieurs bar, voire à plusieurs dizaines ou même centaines de bar, et contenant (en volume) de 20,4% à 21,4% d'oxygène, au maximum 500 ppm de CO2, au maximum 5 ppm de CO, au maximum 1 ppm de SO2, au maximum 2 ppm de NO et de NO2, au maximum 67 ppm d'eau et au maximum 0,1 mg/m3 d'huile ; les vapeurs d'huile éventuellement présentes provenant essentiellement de la compression de l'air.
  • A noter que les composés susmentionnés autres que l'oxygène (COx, NOx, eau, huile...), sont en fait des impuretés dont la présence est tolérée dans les limites de la pharmacopée mais qui idéalement n'y sont pas présentes.
  • L'air médical contient en outre de l'azote et peut aussi contenir d'autres composés, tel l'argon.
  • Actuellement, l'air médical est fourni aux hôpitaux ou analogues sous trois formes, à savoir selon le cas :
    • une livraison directe sous forme d'air comprimé, par exemple à une pression absolue de 200 à 300 bar, dans des cylindres, c'est-à-dire des bouteilles ou bonbonnes de gaz, ou des cadres regroupant plusieurs bouteilles;
    • une production sur site par mélange d'oxygène et d'azote de manière à créer des mélanges azote/oxygène, et
    • une production directement sur site à partir d'air ambiant traité notamment par compresseurs et chaines de filtration/purification.
  • Parmi celles-ci, la production d'air directement sur site, par compresseurs et chaines de filtration est la solution la plus répandue. Un tel procédé est par exemple décrit dans le document EP-A-864818 .
  • L'air ambiant est aspiré, comprimé par des compresseurs à une plage de pression allant de 1 bar à 80 bar relatifs. Cet air comprimé est ensuite filtré, c'est-à-dire purifié, via une ou plusieurs étapes de traitement, par exemple par un jeu de filtres et/ou par mise en oeuvre d'un procédé à pression modulée ou PSA (pour Pressure Swing Adsorption).
  • L'air médical ainsi produit peut être stocké dans une ou plusieurs capacités-tampons intermédiaires, puis envoyé dans le réseau de canalisations qui parcourt le bâtiment hospitalier pour approvisionner les salles de soins, les chambres ou autres en air médical. Il est bien évidemment possible, voire indispensable dans certains cas, de procéder à une détende intermédiaire du gaz, par exemple pour passer d'une pression de 10 bar environ dans la capacité de stockage à une pression de 5 ou 8 bars au sein du réseau.
  • On palie en général à toute rupture d'approvisionnement en air médical, grâce à de l'air médical issu d'une source de réserve ou de secours ou l'air est conservé sous forme gazeuse.
  • Les autres gaz médicaux utilisés dans les hôpitaux ou les centres de soins, tel l'oxygène, sont aussi fournis de manière analogue à l'air. Les compositions de ces autres gaz sont également données par la pharmacopée européenne.
  • Ainsi, l'oxygène peut être également produit sur site par procédé PSA en utilisant des adsorbants spécifiques, telles des zéolites X échangées au lithium, permettant de retenir l'azote contenu dans l'air et de produire ainsi de l'oxygène gazeux ayant une pureté typiquement supérieure à 90%, voire à 93% en volume, comme connu du document EP-A-297542 .
  • Toutefois, les procédés de production d'air médical ou d'autres gaz médicaux utilisés sur site (encore appelés procédés on site) présentent certains inconvénients.
  • Tout d'abord, ces procédés ne permettent pas un contrôle aisé de la fiabilité du processus de fabrication.
  • Ainsi, lorsqu'une unité de production sur site d'air médical fonctionne de façon autonome, le processus de fabrication n'est pas suivi en continu et les interventions sur l'installation se font sur une base d'une planification, c'est-à-dire une maintenance préventive, ou lorsqu'une erreur ou un problème survient sur l'installation, c'est-à-dire une maintenance curative.
  • Ces interventions sont donc réalisées indépendamment de l'état de l'installation et de sa fiabilité, ce qui n'est pas optimal car elles sont réalisées ou trop tôt, donc sans nécessité réelle, ou trop tard, donc avec une incidence sur le processus de production et éventuellement sur le produit final.
  • Ensuite, on assiste à des blocages de polluants dans la canalisation principale lorsque le gaz produit n'est pas conforme. En fait, dans les installations existantes, l'électrovanne de contrôle est une électrovanne dite « à 2 voies » qui est agencée sur la ligne principale.
  • Si, elle permet d'arrêter une éventuelle pollution en amont de la vanne, cette pollution reste cependant bloquée dans la ligne principale et nécessite une purge totale du système en amont de la vanne. Ceci n'est pas idéal car il nécessite un arrêt de la production de gaz et une intervention manuelle.
  • Par ailleurs, en cas de courtes ruptures de fourniture d'air dues par exemple à une brève contamination à l'entrée, la source de secours est directement sollicitée. Or, cela pose problème car le volume de secours est limité et donc si la fréquence des ruptures de fourniture est importante, alors on risque d'assécher la source de secours. En d'autres termes, il serait très bénéfique de pouvoir éviter cet inconvénient en réduisant les sollicitations de la source de secours de manière à augmenter son autonomie au fil du temps.
  • Enfin, l'air produit par les procédés et installations actuels, n'est en général ni analysé, ni validé du point de vue pharmaceutique, ce qui peut poser d'évidents problèmes de conformité et de qualité. D'ailleurs, lorsqu'il est analysé, en cas de « non-conformité », on assiste habituellement soit à une interruption immédiate de la production et passage sur une source d'air de secours, ce qui peut avoir pour conséquence une utilisation abusive de l'air de secours susceptible de conduire à une éventuelle rupture totale de la fourniture en air ; soit à une continuité de fourniture d'un air non conforme et déclenchement en parallèle d'une alerte pour avertir l'utilisateur qui doit alors intervenir de façon manuelle. On comprend que ces solutions ne sont pas non plus idéales.
  • En définitive, il n'existe actuellement aucune méthode de validation de l'air produit sur site permettant de garantir que l'air produit est bien conforme aux spécifications requises et qui permette d'assurer une fourniture en air médicale efficace et fiable.
  • En d'autres termes, le problème qui se pose est de proposer une installation de production sur site et en continu d'un gaz médicament, en particulier d'air médical, conformément aux bonnes pratiques de fabrication ou GMP (pour Good Manufacturing Practice) et d'un procédé de commande ou de pilotage d'une telle installation qui permettent notamment :
    • une supervision de la fiabilité du processus de fabrication avec détection rapide de toute anomalie,
    • un contrôle des différentes étapes de production et en particulier de la production finale, avec pour chaque étape, une possibilité de purge permettant ainsi d'arrêter toute contamination ou non-conformité du gaz produit, en particulier d'air médical, et/ou
    • de réduire l'utilisation des sources de secours à un niveau minimal.
  • La solution de l'invention est une installation de production sur site de gaz médical, en particulier d'air de qualité médicale, comprenant :
    • une unité de purification de gaz apte à produire un gaz purifié à partir d'un gaz d'alimentation,
    • une première capacité de stockage de gaz purifié, et
    • une ligne principale de gaz reliant fluidiquement l'unité de purification de gaz à ladite première capacité de stockage de manière à alimenter ladite première capacité de stockage avec du gaz purifié provenant de l'unité de purification de gaz,
    caractérisée en ce qu'elle comprend en outre :
    • une électrovanne à trois voies, agencée sur la ligne principale de gaz entre l'unité de purification de gaz et ladite première capacité de stockage, et connectée par ailleurs à l'atmosphère via une ligne d'échappement,
    • un dispositif de pilotage commandant au moins une électrovanne à trois voies,
    • au moins un premier dispositif d'analyse de gaz dont une première ligne de mesure est raccordée fluidiquement à la ligne principale, en amont de l'électrovanne à trois voies, et relié électriquement audit dispositif de pilotage,
    et dans laquelle le dispositif de pilotage est conçu pour et apte à agir sur l'électrovanne à trois voies, en réponse à un signal reçu du dispositif d'analyse de gaz, de manière à permettre un passage du gaz présent dans la canalisation principale vers la ligne d'échappement, lorsque le signal reçu du dispositif d'analyse de gaz correspond à un signal de « contamination » de la canalisation principale, et à empêcher simultanément tout envoi de gaz à ladite première capacité de stockage.
  • Selon le cas, l'installation de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
    • l'unité de compression de gaz alimente l'unité de purification de gaz avec un gaz à purifier comprimé à une pression supérieure à 1 bar absolu.
    • l'unité de compression de gaz alimente l'unité de purification de gaz avec de l'air ambiant comprimé.
    • l'unité de compression de gaz comprend au moins un compresseur à vis, à pistons, à spirales ou à membranes.
    • l'unité de compression de gaz comprend plusieurs compresseurs, notamment agencés en parallèle.
    • l'unité de purification de gaz comprend au moins un adsorbeur contenant chacun au moins un lit d'au moins un matériau adsorbant, de préférence au moins 2 adsorbeurs agencés en parallèles.
    • l'unité de purification de gaz comprend au moins un adsorbeur fonctionnant en cycle de type PSA.
    • l'unité de purification de gaz comprend au moins deux adsorbeurs fonctionnant de manière alternée, et le dispositif de pilotage est conçu pour et apte à agir sur l'unité de purification de gaz) et/ou l'unité de compression de gaz de manière à stopper toute production de gaz par l'adsorbeur en cours de fonctionnement au moment où le dispositif d'analyse de gaz a transmis au dispositif de pilotage le signal de « contamination » de la canalisation principale.
    • le signal de « contamination » correspond à une teneur donnée en au moins une impureté, en particulier une ou plusieurs impuretés choisies parmi la vapeur d'eau, les vapeurs d'huile, les SOx, COx et/ou les NOx.
    • le signal de « contamination » correspond à une teneur-seuil préfixée, par exemple correspondant à une valeur maximale fixée par la pharmacopée européenne pour ce qui concerne les impuretés susmentionnées (i.e. vapeur d'eau et d'huile, SOx, COx et/ou NOx) ou une valeur limite maximale inférieure auxdites valeurs maximales corrigées (par exemple 80% ou 90% de la valeur maximale de la pharmacopée), ce qui permet de garantir une plage de sécurité de fonctionnement.
    • le dispositif de pilotage est conçu pour et apte à agir sur l'électrovanne à trois voies, en réponse à un signal reçu du dispositif d'analyse de gaz, de manière à stopper tout passage du gaz présent dans la canalisation principale vers la ligne d'échappement, lorsque le signal reçu du dispositif d'analyse de gaz correspond à un signal de « gaz conforme » de la canalisation principale et à autoriser simultanément un envoi de gaz à la première capacité de stockage.
    • l'unité de purification de gaz comprend en outre un ou plusieurs filtres.
    • l'unité de purification de gaz, en particulier les adsorbeurs, permet d'éliminer tout ou partie des impuretés présentes dans l'air ambiant à purifier ou qui y ont été introduites lors de la compression, en particulier la vapeur d'eau, les vapeurs d'huile, les SOx, COx et/ou les NOx, de manière à produire un gaz médical conforme à la pharmacopée, en particulier de l'air médical conforme à la pharmacopée européenne.
    • la vanne est une électrovanne à 3 voies dont l'une des voies est raccordée fluidiquement via une ligne d'échappement à l'atmosphère et dont les deux autres voies sont connectées fluidiquement à la ligne principale.
    • la vanne est une électrovanne commandée par une unité de pilotage, de préférence l'unité de pilotage reliée électriquement à l'électrovanne à trois voies.
    • l'unité de compression de gaz comprend une (ou plusieurs) entrée de gaz alimentée en air atmosphérique.
    • la ligne principale relie la première capacité de stockage de gaz purifié à au moins un site utilisateur de gaz, de préférence à un réseau de canalisations au sein d'un bâtiment hospitalier.
    • la ligne principale de gaz comporte une deuxième capacité de stockage de gaz purifié située entre la première capacité de stockage et ledit au moins un site utilisateur de gaz. Les première et deuxième capacités sont donc agencées en série sur la ligne principale.
    • la ligne principale de gaz se ramifie en aval de la première capacité de stockage en une ligne secondaire connectée fluidiquement en amont à ladite ligne principale et en aval à au moins un site utilisateur de gaz, c'est-à-dire directement ou indirectement par exemple en venant se raccorder à la ligne principale de gaz, ladite ligne secondaire comprenant une troisième capacité de stockage de gaz purifié. Les première et troisième capacités sont donc elles aussi agencées en série, alors que les deuxième et troisième capacités sont elles agencées en parallèles sur la ligne principale et la ligne secondaire respectivement.
    • elle comporte en outre une ligne de secours reliant fluidiquement une source de secours, telle une réserve ou un stockage d'air médical, audit au moins un site utilisateur de gaz, et ce, directement ou indirectement en venant se raccorder à la ligne principale de gaz ou à ladite ligne secondaire.
    • elle comporte en outre des électrovannes à au moins 2 voies, typiquement des électrovannes à 2 voies, agencées sur la ligne principale et la ligne secondaire, avec une première électrovanne agencée entre la première capacité et la deuxième capacité de stockage de gaz purifié, et une deuxième électrovanne agencée entre la première capacité et la troisième capacité de stockage de gaz purifié.
    • elle comporte en outre des électrovannes à au moins deux voies, agencées sur la ligne principale et la ligne secondaire, avec une troisième électrovanne agencée en aval de la deuxième capacité et/ou une quatrième électrovanne agencée en aval de la troisième capacité.
    • elle comporte en outre une première ligne de purge raccordée fluidiquement, en amont, à la ligne principale et, en aval, à la ligne d'échappement, de préférence la première ligne de purge est raccordée fluidiquement à la ligne principale en aval de la deuxième capacité.
    • elle comporte en outre une deuxième ligne de purge raccordée fluidiquement, en amont, à la ligne secondaire et, en aval, à la ligne d'échappement, de préférence la deuxième ligne de purge est raccordée fluidiquement à la ligne secondaire en aval de la troisième capacité.
    • la première ligne de purge comprend une cinquième électrovanne et/ou la deuxième ligne de purge comprend une sixième électrovanne.
    • elle comporte au moins un premier dispositif d'analyse de gaz dont la première ligne de mesure est raccordée fluidiquement à la ligne principale, en amont de l'électrovanne à trois voies.
    • elle comporte un deuxième dispositif d'analyse de gaz dont au moins une deuxième ligne de mesure est raccordée fluidiquement à la ligne principale et/ou à la ligne secondaire.
    • la deuxième ligne de mesure comprend une septième et/ou une huitième électrovanne.
    • l'unité de pilotage commande en outre l'unité de purification de gaz, l'unité de compression de gaz, l'une ou plusieurs des électrovannes et le ou les dispositifs d'analyse de gaz.
    • elle comporte un ou plusieurs clapets anti-retour agencés sur tout ou partie des canalisations ou lignes véhiculant le gaz.
  • L'invention porte aussi sur un procédé de pilotage d'une installation de production sur site de gaz médical, en particulier une installation selon l'invention telle que décrite ci-avant, comprenant les étapes de :
    1. a) produire un gaz purifié à partir d'un gaz d'alimentation, en particulier de l'air atmosphérique comprimé à une pression supérieure à la pression atmosphérique (i.e. > 1 atm),
    2. b) transporter du gaz purifié obtenu à l'étape a) au moyen d'une canalisation principale de gaz,
    3. c) stocker au moins une partie du gaz purifié dans une première capacité de stockage de gaz alimentée par la canalisation de gaz,
      caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes de :
    4. d) déterminer, au sein de la canalisation principale de gaz en amont de la première capacité de stockage, une teneur en impuretés d'au moins une impureté donnée dans le gaz produit à l'étape a), et
    5. e) commander une électrovanne à trois voies, agencée sur la ligne principale de gaz, en amont de la première capacité de stockage, et connectée par ailleurs à l'atmosphère via une ligne d'échappement de manière à dévier le gaz présent dans la canalisation principale, en amont de l'électrovanne à trois voies, vers la ligne d'échappement, lorsque la teneur en impuretés mesurée à l'étape d) est supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée.
  • Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
    • à l'étape e), on dévie le gaz présent dans la canalisation principale, en amont de l'électrovanne à trois voies, vers la ligne d'échappement et on stoppe simultanément l'envoi de gaz vers la première capacité de stockage, lorsque la teneur en impuretés mesurée à l'étape d) est supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée.
    • à l'étape a), on produit un gaz purifié à partir d'un gaz d'alimentation traité au sein d'une unité de purification de gaz comprenant au moins deux adsorbeurs fonctionnant de manière alternée, et, lorsqu'on détermine une teneur en impuretés supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée dans le gaz produit par l'un desdits adsorbeurs, on stoppe la production du gaz par ledit adsorbeur et on débute une production de gaz par l'autre ou un autre desdits adsorbeurs.
    • on opère un balayage gazeux de la partie de canalisation principale contenant une teneur en impuretés supérieure ou égale à la teneur-seuil préfixée, avec du gaz purifié et on évacue à l'atmosphère le flux gazeux ainsi généré, via la ligne d'échappement.
    • le gaz à purifier est de l'air ambiant et le gaz purifié est de l'air médical ou de l'oxygène médical, c'est-à-dire aux spécifications de la pharmacopée européenne, comme expliqué ci-avant.
    • la ou les impuretés sont choisies parmi les NOx, les SOx, les COx, la vapeur d'eau et les vapeurs d'hydrocarbures, notamment les vapeurs d'huile.
    • l'air médical produit contient (en volume) de 20,4% à 21,4% d'oxygène, au maximum 500 ppm de CO2, au maximum 5 ppm de CO, au maximum 1 ppm de SO2, au maximum 2 ppm de NO et de NO2, au maximum 67 ppm d'eau, au maximum 0,1 mg/m3 d'huile, et de l'azote.
    • à l'étape d), on utilise un dispositif d'analyse de gaz pour déterminer, au sein de la canalisation principale de gaz, la teneur en impuretés.
    • à l'étape e), on utilise un dispositif de pilotage, tel un automate programmable, pour commander l'électrovanne à trois voies, ledit dispositif de pilotage agissant en réponse aux mesures faites par le dispositif d'analyse de gaz.
  • La présente invention va maintenant être décrite plus en détail en références à la Figure annexée qui représente le schéma de principe d'un mode de réalisation d'une installation 100 de production sur site de gaz médicaux commandée par le procédé de pilotage selon l'invention, laquelle installation 100 est raccordée au réseau de canalisations 30 d'un bâtiment hospitalier ou analogue.
  • Le gaz produit ici est de l'air médical, c'est-à-dire de l'air purifié répondant aux spécifications de la pharmacopée européenne susmentionnée. Toutefois, une telle installation 100 peut être utilisée pour fabriquer d'autres gaz médicaux, par exemple de l'oxygène médical à partir d'air ambiant.
  • Plus précisément, dans ce mode de réalisation, l'installation de production 100 sur site d'air médical comprend une unité de purification 50 de gaz alimentée par une unité de compression de gaz 31, c'est-à-dire une ou plusieurs compresseurs d'air aspirant de l'air ambiant à pression atmosphérique (i.e. 1 atm) par leur entrée d'alimentation 32 et délivrant de l'air comprimé à une pression supérieure à la pression atmosphérique, par exemple à une pression comprise entre 1 bar et 80 bar absolus. Ce ou ces compresseurs 31 peuvent être un ou des compresseurs à vis, à pistons, à spirales ou à membranes.
  • L'air comprimé alimente l'unité de purification de gaz 50 qui comprend ici deux adsorbeurs 1, 2 fonctionnant en parallèle selon des cycles de type PSA (Pressure Swing Adsorption) ou TSA (Temperature Swing Adsortion), c'est-à-dire que l'un est en phase de production pendant que l'autre est en phase de régénération, et inversement. Typiquement, la durée d'un cycle de production est comprise entre 1 et 30 minutes environ, de préférence de moins de 10 à 15 minutes.
  • Ces adsorbeurs 1, 2 contiennent chacun au moins un lit d'au moins un matériau adsorbant, par exemple des matériaux adsorbants de type zéolites, alumines, charbon actif, gel de silice ou tout autre tamis moléculaire apte à stopper des impuretés présentes dans l'air ambiant.
  • L'unité de purification de gaz 50 peut aussi comprendre, selon le mode de réalisation considéré, un adsorbeur unique ou plus de 2 adsorbeurs, 1, 2 par exemple au moins 3 adsorbeurs.
  • Ce type d'adsorbeurs 1, 2 et de cycle PSA ou TSA sont bien connus et, à ce titre, on peut d'ailleurs se reporter par exemple aux documents EP-A-716274 , EP-A-718024 , EP-A-922482 , GB-A-1551348 , EP-A-930089 .
  • Dans tous les cas, les adsorbeurs 1, 2 permettent d'éliminer tout ou partie des impuretés éventuellement présentes dans l'air ambiant à purifier ou qui y ont été introduites lors de la compression (en 31), en particulier la vapeur d'eau, les vapeurs d'huile, les SOx, COx et/ou les NOx, de manière à produire un gaz médical conforme à la pharmacopée, en particulier de l'air médical conforme à la pharmacopée européenne.
  • Ensuite, l'air purifié (ou tout autre gaz médical) produit par l'unité de purification de gaz 50 est récupéré dans des conduites de sortie 9 qui alimentent une ligne principale 10 d'acheminement de gaz, c'est-à-dire une canalisation ou un tuyau d'amenée de gaz, apte à et conçue pour véhiculer l'air purifié ainsi produit jusqu'à une première capacité A de stockage, c'est-à-dire une capacité-tampon, où l'air médical purifié peut être stocké et homogénéisé, avant d'être envoyé vers un ou plusieurs sites utilisateurs 30, tel un réseau de canalisations de gaz parcourant un bâtiment hospitalier pour amener l'air médical dans les différentes salles où il doit être utilisé, comme les salles de soins, les salles d'urgence, les salles de réveil, les chambres ou tout autre emplacement.
  • La ligne principale de gaz 10 relie donc fluidiquement la (ou les) sortie 9 de l'unité de purification de gaz 50 à ladite première capacité A de stockage de manière à l'alimenter en air purifié provenant des deux adsorbeurs 1, 2 de l'unité de purification de gaz 50.
  • Le fonctionnement du ou des compresseurs 31 et les cycles de purification ayant lieu dans l'unité de purification de gaz 50 sont commandés et contrôlés par un dispositif de pilotage 4, par exemple un automate programmable ou analogue, relié à l'unité de purification de gaz 50 par des liaisons électriques 8, tels des câbles électriques.
  • A noter toutefois que, de façon générale, les communications entre les différents éléments et dispositifs de l'installation, notamment avec l'automate 4, pourraient aussi se faire par liaisons non filaires, par exemple via un ou des dispositifs ou systèmes émetteurs sans fil de type radiofréquence (RF), Bluetooth, Zigbee, wifi, GSM ou GPRS, et une ou des antennes réceptrices permettant d'assurer des transmissions sans fil des données adaptées au type d'émetteur utilisé.
  • De préférence, l'automate 4 ou similaire est programmé en fonction des besoins du site hospitalier considéré et peut être reprogrammé si les besoins du site change par exemple.
  • Afin de réguler et contrôler le cheminement du gaz dans la ligne principale de gaz 10, une électrovanne VA est agencée sur ladite ligne principale 10 entre l'unité de purification de gaz 50 et la première capacité A de stockage. L'électrovanne VA est également commandée par le dispositif de pilotage 4 via une liaison électrique 5, tel un câble électrique.
  • Selon la présente invention, la vanne VA est une électrovanne à trois voies dont l'une des voies est raccordée fluidiquement via une ligne d'échappement 11 à l'atmosphère ambiante (en 12) où se trouve de préférence un dispositif d'échappement à l'atmosphère, tel qu'une soupape d'échappement (non représenté), et dont les deux autres voies sont connectées fluidiquement à la ligne principale 10.
  • L'air produit par l'unité de purification de gaz 50 traverse donc deux des trois voies de l'électrovanne VA, c'est-à-dire les première et deuxième voie de l'électrovanne VA, lorsqu'elle traverse normalement ladite électrovanne VA, en direction de la capacité tampon A où le gaz purifié peut être stocké.
  • Par contre, en cas de contamination de la ligne 10 en amont de la vanne VA, cette pollution peut être chassée facilement et efficacement de la portion de conduit contaminée de la ligne principale 10, sans nécessiter une purge totale du système en amont de la vanne VA.
  • Ceci se fait classiquement en procédant à un balayage de la portion de conduit polluée par des impuretés, avec de l'air pur produit par l'unité de purification de gaz 50. Le flux gazeux entrainant les impuretés est alors évacué via la troisième voie de l'électrovanne VA, vers l'atmosphère par la ligne d'échappement 11 à l'atmosphère ambiante. En d'autres termes, l'air produit par l'unité de purification de gaz 1, 2 va alors entraîner avec lui les polluants et ceux-ci seront rejetés à l'atmosphère (en 12).
  • L'électrovanne VA à 3 voies permet donc non seulement de bloquer toute pollution éventuelle sur la ligne principale 10 pour la confiner en amont de l'électrovanne VA mais aussi d'évacuer ensuite cette pollution de la ligne principale 10 vers l'extérieur (en 12) et purger ainsi la ligne principale 10 en amont de la vanne VA.
  • Cette solution permet d'éviter d'arrêter entièrement le processus de production et d'avoir recours au secours 3, c'est-à-dire d'une réserve de gaz pur, en cas de pollution temporaire de l'air aspiré ou créée par la ligne de production.
  • Par ailleurs, la première capacité-tampon A permet de prendre le relai de livraison du gaz purifié, tel l'air médical, lorsque la vanne VA est en position échappement, c'est-à-dire lorsqu'une purge de la ligne 10 est en cours, de manière à, là encore, réduire la fréquence de recours à la source secours 3.
  • La première capacité A permet également de protéger l'unité de production 50 des pics de consommation, c'est-à-dire les pics de demande de la part des sites utilisateurs 30, et d'homogénéiser l'air produit par l'unité de production.
  • La surveillance de la composition du gaz produit, tel l'air purifié, délivré par l'unité de production 50 se fait au moyen d'un premier dispositif d'analyse de gaz D1, tel une baie d'analyse ou tout autre analyseur de gaz adapté, dont la ligne de mesure 29 est raccordée fluidiquement (en 28) à la ligne principale 10, en amont de l'électrovanne VA à 3-voies.
  • Ce dispositif d'analyse de gaz D1 est relié au dispositif de pilotage 4 via une liaison électrique 7, tel un câble électrique ou analogue, de manière à lui transmettre des signaux de mesure et éventuellement autres informations.
  • En fonction des signaux reçus, le dispositif de pilotage 4 peut rétroagir sur l'électrovanne VA à 3-voies et préférentiellement les autres éléments de l'installation, tel que unité de production 50, compresseur 31..., pour déclencher une purge de la ligne 10 lorsqu'une pollution est détectée.
  • Plus précisément, pour évaluer la fiabilité du procédé et de l'installation de production, la qualité de l'air produit est analysée via la baie d'analyse D1, notamment les teneurs en H2O, CO2 et vapeur d'huile. Des variables de suivi complémentaires (par exemple température, pression, vibrations...) sont par ailleurs collectées à partir de l'installation.
  • Les résultats d'analyse ainsi que les variables de suivi sont par la suite traités par le dispositif de pilotage 4, tel un automate, sur une base statistique ou SPC (pour Statistical Process Control) pour définir la fiabilité du procédé de production.
  • Le traitement des données se fait pour chacune des lignes de production, c'est-à-dire pour chacun des adsorbeurs 1, 2 de l'unité de production 50 ainsi que les compresseurs 31, sur la base d'éléments classiques de contrôle, tels qu'indicateurs d'aptitude du procédé de production, carte de contrôle des variables, moyenne, limites de contrôle, analyse de tendance des variables...
  • A partir des résultats et des paramètres prédéfinis, on peut alors déterminer si le procédé de fabrication est fiable ou pas.
  • Ainsi, lorsque le dispositif de pilotage 4 détermine qu'au sein de la canalisation principale de gaz 10, en particulier en amont de la première capacité de stockage A, la teneur en une ou plusieurs impuretés est supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée, par exemple les valeurs maximales fixées par la pharmacopée européenne pour ce qui est de la teneur en vapeur d'eau, vapeurs d'huile, SOx, COx et/ou NOx, ledit dispositif de pilotage 4 commande l'électrovanne à trois voies VA de manière à dévier le gaz présent dans la canalisation principale 10, notamment le gaz présent en amont de l'électrovanne à trois voies VA, vers la ligne d'échappement 11 et à ainsi purger la ligne principale 10 du gaz impur, c'est-à-dire non conforme, qui s'y trouve.
  • Dans ce cas, donc lorsque le processus de fabrication n'est pas ou plus fiable, la ligne de production concernée, c'est-à-dire l'adsorbeur 1 ou 2 et le compresseur 31 associé, est arrêtée et la deuxième ligne prend le relai pour produire de l'air purifié, alors que l'autre ligne est régénérée, réinitialisée et/ou subit une opération de maintenance.
  • Dit autrement, en cas de teneurs excessives en impuretés, on dévie le gaz présent dans la canalisation principale 10 vers la ligne d'échappement 11 et on stoppe simultanément l'envoi de gaz vers la première capacité A de stockage.
  • A ce moment-là, on stoppe la production du gaz par l'adsorbeur 1 ou 2 concerné et on débute une production de gaz par l'autre adsorbeur 2 ou 1, respectivement, de l'unité de production 50.
  • Ce gaz produit par l'autre adsorbeur va alors servir à réaliser un balayage gazeux de la partie de canalisation principale 10 contenant la teneur en impuretés supérieure ou égale à la teneur-seuil préfixée, puis va ensuite être évacué à l'atmosphère du fait du flux gazeux ainsi généré, via la ligne d'échappement 11.
  • Lorsque la canalisation 10 aura été purgée et la teneur en impuretés sera revenue à la normale, le dispositif de pilotage 4 commandera l'électrovanne VA à 3 voies pour stopper la purger et autoriser un nouvel envoi de gaz vers les capacités A, B et/ou C situées en aval.
  • Le gaz ainsi produit fait alors l'objet d'une surveillance comme précédemment.
  • En cas de non-fiabilité également de la seconde ligne, le système bascule alors sur la source de secours 3. En effet, l'installation comprend aussi une ligne de secours 40 reliant fluidiquement une source de secours 3, tel un réservoir de secours contenant de l'air médical, aux sites utilisateur de gaz 30, directement ou indirectement, c'est-à-dire en venant se raccorder en 23 à la ligne principale de gaz 10 ou à une ligne secondaire 20.
  • La ligne secondaire 20 est en fait une autre ligne de gaz agencée en parallèle de la ligne principale 10 et servant de passage alternatif au gaz venant de la capacité A par exemple et/ou de l'unité de production 50, lorsque la ligne principale 10 est hors usage, par exemple contaminée et/ou subit une opération de maintenance.
  • Dit autrement, la ligne principale de gaz 10 se ramifie (en 21) en aval de la première capacité A en la ligne secondaire 20. Celle-ci 20 vient donc se connecter fluidiquement, de son côté amont (en 21) à ladite ligne principale 10 et, par son extrémité aval à au moins un site utilisateur de gaz (30), directement ou indirectement, c'est-à-dire en venant se raccorder (en 22) à la ligne principale de gaz 10.
  • Par ailleurs, la ligne 10 comprend également une deuxième capacité-tampon B de stockage de gaz purifié située entre la première capacité A et le ou les sites utilisateur de gaz, tel un réseau de canalisations 30 d'un bâtiment hospitalier, et la ligne secondaire 20 comprend, quant à elle, une troisième capacité C de stockage de gaz purifié.
  • Les capacités B, C servent à alimenter le ou les sites utilisateurs 30 en gaz respiratoire. En fait, les capacités B et C servent à fournir de l'air médical en alternance, c'est-à-dire que pendant qu'une capacité (B par exemple) est en cours de remplissage ou d'analyse de conformité, la deuxième (C respectivement) délivre le gaz au réseau hospitalier 30, ou inversement.
  • D'une façon générale, une maintenance de l'installation 100 est déclenchée par l'automate 4 sur une base prévisionnelle lorsque les paramètres de production d'une ou des deux unités de production 1, 2 atteignent un seuil prédéterminé.
  • On note par ailleurs que des électrovannes à 2-voies sont agencées sur la ligne principale 10 et la ligne secondaire 20. Plus précisément, une première électrovanne V1 est agencée entre la première capacité A et la deuxième capacité B, et une deuxième électrovanne V3 est agencée entre la première capacité A et la troisième capacité C de stockage de gaz purifié.
  • En outre, une troisième électrovanne V2 agencée en aval de la deuxième capacité B et une quatrième électrovanne V4 est agencée en aval de la troisième capacité C. Ces électrovannes à 2-voies sont commandées par le dispositif de pilotage 4 via des liaisons électriques 6, 37, tels des câbles ou analogues, et permettent de contrôler le passage du gaz dans les lignes 10, 20 et donc à sectionner les canalisations 10, 20 en tronçons bien déterminés, et aussi à gérer et/ou à piloter les entées et/ou sorties de gaz des capacités B et C.
  • L'installation 100 comprend par ailleurs une première ligne de purge 13 raccordée fluidiquement, par son extrémité amont 24, à la ligne principale 10, de préférence en aval de la deuxième capacité B, et, par son extrémité aval 25, à la ligne d'échappement 11, ainsi qu'une deuxième ligne de purge 14 raccordée fluidiquement, par son extrémité amont 26, à la ligne secondaire 20, de préférence en aval de la troisième capacité C, et, par son extrémité aval 27, à la ligne d'échappement 11.
  • La première ligne de purge 13 comprend une cinquième électrovanne V7 et la deuxième ligne de purge 14 comprend une sixième électrovanne V8 servant à contrôler le passage du gaz vers la ligne d'échappement 11. Le dispositif de pilotage 4 commande aussi les électrovannes V7, V8 via des liaisons électriques 37.
  • Ces lignes de purge 13, 14 permettent de purger les portions de lignes 10, 20, ainsi que les capacités B et C, respectivement, situées en amont des électrovannes V2 et V4, respectivement.
  • Un deuxième dispositif d'analyse de gaz D2, telle une baie d'analyse ou analogue, est prévu et comporte au moins une deuxième ligne de mesure 36, se ramifiant en deux sous-tronçons 36a, 36b, est raccordée fluidiquement (en 34, 35) à la ligne principale 10 et à la ligne secondaire 20, notamment par le biais des sous-tronçons 36a, 36b. De préférence, la deuxième ligne de mesure 36, 36a, 36b comprend une septième V5 et/ou une huitième V6 électrovanne.
  • Ce deuxième dispositif d'analyse de gaz D2 permet de déterminer la composition du gaz circulant dans les lignes principale 10 et secondaire 20, en aval des capacités B, C, c'est-à-dire qu'il permet d'analyser en discontinu le gaz issu des capacités B et C. Comme précédemment, ce deuxième dispositif d'analyse de gaz D2 coopère avec le dispositif de pilotage 4 qui lui-même commande les électrovannes V5, V6 via des liaisons électriques 37.
  • L'alimentation électrique de l'installation 100 est réalisée de manière classique par du courant du secteur, par exemple à une tension entre 1 et 600 V, typiquement 24 V, 230 V ou 400 V.
  • Si besoin est, des moyens de mesure (non montrés) peuvent être prévus pour déterminer la pression de l'air médical contenu dans les capacités A, B, C de stockage et d'homogénéisation du gaz et éventuellement rétro-agir, via le dispositif de pilotage 4, sur l'unité de compression 31 et/ou l'unité de production 50 de sorte à réguler la production du gaz, tel l'air, en prenant en compte la (ou les) pression ainsi mesurées. Par exemple, les moyens de pilotage 4 peuvent être programmés pour commander l'arrêt de la source de débit 31 et/ou le déclenchement d'une alarme sonore et/ou visuelle, lorsqu'un capteur de pression, agencé au niveau de la capacité tampon A, détecte une pression ou une différence de pression supérieure ou, à l'inverse, inférieure à une valeur-seuil préfixée. Ce type de régulation en pression est parfaitement connu et ne sera pas détaillé ici.
  • En outre, afin d'assurer une purification encore plus efficace de l'air aspiré par le compresseur 31, on peut également prévoir un (ou plusieurs) dispositif de filtration mécanique (non détaillé) agencé en un ou plusieurs sites, entre la source d'air 31 et le réseau hospitalier 30. Par exemple, l'unité de compression peut comprendre un ou des filtres en entrée 32 et/ou en sortie 33 pour retenir les poussières contenues dans l'air ambiant et les condensats dues à la compression, par exemple des filtres ou séparateurs cycloniques, des filtres microniques ou analogues.
  • De façon générale, l'installation 100 de production sur site d'air médical, c'est-à-dire au sein d'un bâtiment hospitalier ou analogue, de l'invention met donc en oeuvre une électrovanne à trois voies apte à évacuer vers l'atmosphère, du gaz produit contaminé par des impuretés, par l'intermédiaire d'une ligne de purge reliée à l'une des voies de l'électrovanne VA en réponse à une détection de ladite contamination par un dispositif d'analyse D1 coopérant avec un dispositif de pilotage 4.
  • L'installation de production 100 d'air médical de l'invention est utilisable directement sur site d'utilisation du gaz, c'est-à-dire directement au sein d'un bâtiment hospitalier ou analogue. Elle peut donc être installée directement dans une pièce du bâtiment hospitalier ou alors à l'extérieur dudit bâtiment ou dans des conteneurs, et reliée au réseau 30 de canalisations acheminant le gaz à l'intérieur de celui-ci.

Claims (15)

  1. Installation de production (100) sur site de gaz médical comprenant :
    - une unité de purification (50) de gaz apte à produire un gaz purifié à partir d'un gaz d'alimentation,
    - une première capacité (A) de stockage de gaz purifié, et
    - une ligne principale de gaz (10) reliant fluidiquement l'unité de purification de gaz (50) à ladite première capacité (A) de stockage de manière à alimenter ladite première capacité (A) de stockage avec du gaz purifié provenant de l'unité de purification (50) de gaz, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre :
    - une électrovanne à trois voies (VA), agencée sur la ligne principale de gaz (10) entre l'unité de purification de gaz (50) et ladite première capacité (A) de stockage, et connectée par ailleurs à l'atmosphère (en 12) via une ligne d'échappement (11),
    - un dispositif de pilotage (4) commandant au moins une électrovanne à trois voies (VA),
    - au moins un premier dispositif d'analyse de gaz (D1) dont une première ligne de mesure (29) est raccordée fluidiquement (en 28) à la ligne principale (10), en amont de l'électrovanne à trois voies (VA), et relié électriquement audit dispositif de pilotage (4),
    et dans laquelle le dispositif de pilotage (4) est conçu pour et apte à agir sur l'électrovanne à trois voies (VA), en réponse à un signal reçu du dispositif d'analyse de gaz (D1), de manière à permettre un passage du gaz présent dans la canalisation principale (10) vers la ligne d'échappement (11), lorsque le signal reçu du dispositif d'analyse de gaz (D1) correspond à un signal de « contamination » de la canalisation principale (10), et à empêcher simultanément tout envoi de gaz à ladite première capacité (A) de stockage.
  2. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une unité de compression de gaz (31) alimente l'unité de purification de gaz (50) avec un gaz à purifier, tel de l'air, comprimé à une pression supérieure à 1 bar absolu, de préférence l'unité de compression de gaz (31) comprend au moins un compresseur à vis, à pistons, à spirales ou à membranes.
  3. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de purification de gaz (50) comprend au moins un adsorbeur (1, 2) contenant au moins un lit d'au moins un matériau adsorbant, de préférence au moins deux adsorbeurs (1, 2) fonctionnant de manière alternée.
  4. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de purification de gaz (50) comprend au moins deux adsorbeurs (1, 2) fonctionnant de manière alternée, et le dispositif de pilotage (4) est conçu pour et apte à agir sur l'unité de purification de gaz (50) et/ou l'unité de compression de gaz (31) de manière à stopper toute production de gaz par l'adsorbeur (1, 2) en cours de fonctionnement au moment où le dispositif d'analyse de gaz (D1) a transmis au dispositif de pilotage (4) le signal de « contamination » de la canalisation principale (10).
  5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de purification de gaz (50) comprend au moins deux adsorbeurs (1, 2) fonctionnant de manière alternée, et le dispositif de pilotage (4) est conçu pour et apte à agir sur l'unité de purification de gaz (50) et/ou l'unité de compression de gaz (31) de manière à démarrer une production de gaz par l'adsorbeur (1, 2) en non-fonctionnement au moment où le dispositif d'analyse de gaz (D1) a transmis au dispositif de pilotage (4) le signal de « contamination » de la canalisation principale (10).
  6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage (4) est conçu pour et apte à agir sur l'électrovanne à trois voies (VA), en réponse à un signal reçu du dispositif d'analyse de gaz (D1), de manière à stopper tout passage du gaz présent dans la canalisation principale (10) vers la ligne d'échappement (11), lorsque le signal reçu du dispositif d'analyse de gaz (D1) correspond à un signal de « gaz conforme » de la canalisation principale (10) et à autoriser simultanément un envoi de gaz à la première capacité de stockage (A).
  7. Procédé de pilotage d'une installation de production (100) sur site de gaz médical, en particulier une installation selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant les étapes de :
    a) produire un gaz purifié à partir d'un gaz d'alimentation,
    b) transporter du gaz purifié obtenu à l'étape a) au moyen d'une canalisation principale de gaz (10),
    c) stocker au moins une partie du gaz purifié dans une première capacité de stockage (A) de gaz alimentée par la canalisation de gaz (10),
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes de :
    d) déterminer, au sein de la canalisation principale de gaz (10) en amont de la première capacité de stockage (A), une teneur en impuretés d'au moins une impureté donnée dans le gaz produit à l'étape a), et
    e) commander une électrovanne à trois voies (VA), agencée sur la ligne principale de gaz (10), en amont de la première capacité (A) de stockage, et connectée par ailleurs à l'atmosphère (en 12) via une ligne d'échappement (11) de manière à dévier le gaz présent dans la canalisation principale (10), en amont de l'électrovanne à trois voies (VA), vers la ligne d'échappement (11), lorsque la teneur en impuretés mesurée à l'étape d) est supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'à l'étape e), on dévie le gaz présent dans la canalisation principale (10), en amont de l'électrovanne à trois voies (VA), vers la ligne d'échappement (11) et on stoppe simultanément l'envoi de gaz vers la première capacité (A) de stockage, lorsque la teneur en impuretés mesurée à l'étape d) est supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée.
  9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que :
    - à l'étape a), on produit un gaz purifié à partir d'un gaz d'alimentation traité au sein d'une unité de purification de gaz (50) comprenant au moins deux adsorbeurs (1, 2) fonctionnant de manière alternée, et
    - lorsqu'on détermine une teneur en impuretés supérieure ou égale à une teneur-seuil préfixée dans le gaz produit par l'un desdits adsorbeurs, on stoppe la production du gaz par ledit adsorbeur et on débute une production de gaz par l'autre ou un autre desdits adsorbeurs.
  10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'on opère un balayage gazeux de la partie de canalisation principale (10) contenant une teneur en impuretés supérieure ou égale à la teneur-seuil préfixée, avec du gaz purifié et on évacue à l'atmosphère le flux gazeux ainsi généré, via la ligne d'échappement (11).
  11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le gaz à purifier est de l'air ambiant et le gaz purifié est de l'air médical ou de l'oxygène médical.
  12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que la ou les impuretés sont choisies parmi les NOx, les SOx, les COx, la vapeur d'eau et les vapeurs d'hydrocarbures, notamment les vapeurs d'huile.
  13. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que l'air médical produit contient (en volume) de 20,4% à 21,4% d'oxygène, au maximum 500 ppm de CO2, au maximum 5 ppm de CO, au maximum 1 ppm de SO2, au maximum 2 ppm de NO et de NO2, au maximum 67 ppm d'eau, au maximum 0,1 mg/m3 d'huile, et de l'azote.
  14. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'à l'étape d), on utilise un dispositif d'analyse de gaz (D1) pour déterminer, au sein de la canalisation principale de gaz (10), la teneur en impuretés.
  15. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'à l'étape e), on utilise un dispositif de pilotage (4) pour commander l'électrovanne à trois voies (VA), ledit dispositif de pilotage (4) agissant en réponse aux mesures faites par le dispositif d'analyse de gaz (D1).
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